科学家在实验室中培育出类胚胎结构,该结构成功生成人类血细胞,为再生医学开辟了新可能——这种利用患者自身细胞修复受损组织的医疗方法将迎来重大发展。
实验室生成造血干细胞的能力,未来或可使需要骨髓移植的患者使用自体细胞进行治疗。这项进展属于快速发展的类胚胎模型研究领域,科学家通过干细胞构建胚胎模型而无需使用卵子或精子,从而打开了观察人类发育最早阶段的窗口。
"当培养皿中出现血红色时,这是一个令人兴奋的时刻——肉眼即可清晰观察到,"剑桥大学戈登研究所研究员、该研究第一作者吉特什·纽潘博士表示。他与同事正利用该模型系统研究心脏和血液发育的最初阶段。
纽潘指出:"这揭示了血细胞在人类胚胎发生过程中的自然形成机制,为药物筛选、早期血液与免疫系统发育研究以及白血病等血液疾病建模提供了潜在医疗突破。"
用于培育类胚胎结构的人类干细胞可从人体任意细胞转化而来,这意味着该方法有望生产出与患者自体完全兼容的血液。尽管实验室已有其他生成人类造血干细胞的方法,但那些方法需要额外蛋白质混合物,而新技术模拟了自然发育过程——通过自组织结构驱动不同细胞类型的形成。
"尽管仍处于早期阶段,但实现实验室生成人类血细胞的能力标志着迈向未来再生疗法的重要一步——该疗法将利用患者自身细胞修复和再生受损组织,"戈登研究所教授、论文资深作者阿齐姆·苏拉尼表示。
在最新研究中,科学家使用人类干细胞复制了妊娠第三至四周典型出现的部分细胞与结构。该模型被特意设计为缺乏形成胎盘和卵黄囊的组织,这意味着它不具备发育成胎儿的理论潜力,也不会形成脑组织。
"这是一个极简系统,"纽潘解释道。研究团队通过显微镜观察三维类胚胎结构的形成过程:第二天即自组织形成外胚层、中胚层和内胚层——这三大胚层构成人体结构的基础;第八天出现跳动的心脏细胞,即发育中人类胚胎的心脏前体细胞;第十三天观察到血红色斑块。从模型中提取的造血干细胞被证实可分化为多种血细胞类型,包括携氧红细胞和对免疫系统至关重要的白细胞。
相关研究成果已发表于《细胞报告》期刊。
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